立式离心泵性能与流场特性分析

发布时间：2020-08-23 08:06

【摘要】：离心泵是一种常用的机械设备,具有结构紧凑、占地面积小和制造费用低等优点。本文以某种型号的立式离心泵为研究对象,采用数值模拟分析的方法,对离心泵内部三维流场进行了分析,着重对进口口环间隙进行了研究。首先应用UG软件进行三维模型的建立,导入ICEM中进行叶轮和蜗壳的网格划分,在fluent中进行运算求解和仿真分析,最后应用后处理软件CFD-post进行图形和数据的归纳与整理。应用有限体积法对模型进行离散化处理,在两方程三维湍流模型的基础上,采用SIMPLE压力修正系数法,并选用MRF多种参考坐标系的方法来设定叶轮的转轴与转速。通过改变口环间隙的尺寸,得到了随着口环间隙的变化,离心泵的扬程、效率和泄漏量的变化情况。通过对不同口环间隙下流场中的压力分布状态和流线图分析,确定了在口环间隙为0.3mm的情况下,性能最佳。对不同口环间隙下,转子部分的径向力和轴向力进行了分析,得出随着口环间隙的增加,轴向力提高,径向力变化不大。分析了流量值分别为20m~3/h、40m~3/h、60m~3/h、80m~3/h和100m~3/h情况下,离心泵内部压力、流场的变化规律,得到了在不同流量下扬程和效率的特性曲线。对离心泵叶轮和蜗壳的噪音分布进行了分析,找出了在工作过程中噪声值较大的区域,得出了随着流量的增加,叶轮进口处噪音呈现先减小后增大的变化趋势。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH311
【图文】：

压力修正,系数法

积分中的散度已经转为面积，A 为目标体面积。积法的求解分为三种方法：SIMPLE 算法、SIMPLEC 算法、PLE 算法又称为压力修正系数法，是目前应用最为广泛的流场计算断猜测和修正的过程中，来求解动量方程的解，每一步修正后上的连续方程。再根据求得的压力解，得到速度解，检查速度LEC 算法可以看作是 SIMLE 算法的加强版，中心思想都通过压算，SIMPLEC 算法比 SIMLE 算法收敛更快，得到的结果更为算法可以认为是对 SIMPLE 和 SIMPLEC 算法的进一步升级，为，仿真过程更接近真实情况，PISO 算法引入了两个附加的校正。引入这两项校正的优点是使运算结果更接近于真实的模拟流方程和动量方程，但 PISO 算法在运算中每步迭代需要花费大量作站的配置要求较高。SIMPLE 压力修正系数法的选取如图 2.

模型,小尺度,方程,工程模拟

图 2.2 k-e 模型选取图Fig 2.2 k-e model selection diagramG k-e 模型 k-e 模型是从标准 k-e 模型基础上衍生出来的，RNG k-e 模型与标别在于 RNG k-e 模型考虑了低雷诺数的情况，这加大了 RNG k-e 模应用范围[45]。对于小尺度运动的影响通过大尺度运动和修正后的粘统地把小尺度运动从控制方程中去除，因而 RNG k-e 模型在目前的标准 k-e 模型更广泛的受到了人们的认可。在工程模拟实践中对流场近真实的流动情况，所以深受人们的信赖。RNG k-e 模型在两项方程了一个变量参数，并对 k 方程和 e 方程的湍流 Prandtl 数提供了一个些都使计算结果的精确性得到了提高[46]。 k-e 模型的湍流方程可以表述为：kkuk ()()1

网格单元,网格质量,网格

图 2.3 Icem 网格单元选取图Fig 2.3 Icem grid unit selection diagram网格选取标准对模型进行 FLUENT 流场分析前，对网格质量的评估尤为重要。网格质影响着仿真结果的精准性与流场变化趋势。因而能否划分出高质量的网否得到高精度的模拟实验结果。因此在网格划分完成后，对网格进行质关键，网格质量的选取标准主要分为三大类：划分时间、计算机运行工元质量。于网格划分的时间长短与个人水平和模型的复杂程度相关。如果条件允应优先选取结构化网格进行划分。如果模型比较复杂，或者对网格质量提下，可以选取非结构化网格进行网格划分。随着软件的不断更新与完格的应用是对流体计算进行网格划分的必然趋势。对网格进行划分时，对计算机的配置要求也十分重要。网格细化或网格

【参考文献】